CA2458935A1

CA2458935A1 - Oven and expansion process for perlite and vermiculite

Info

Publication number: CA2458935A1
Application number: CA002458935A
Authority: CA
Inventors: Richard Girard; Pierre Dontigny; Claude Samson
Original assignee: Premier Horticulture Ltd
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2004-03-02
Publication date: 2005-09-02
Also published as: US20070063172A1; WO2005085733A1; CA2556833C; CA2556833A1

Description

FOUR ET PROCöDÉ D'EXPANSION DE LA PERLITE ET DE LA VERMICULITE
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention vise de façon générale le domaine de production de la perlite et de la vermiculite expansées. Ces produits sont utilisés dans diverses applications comme la filtration, l'horticulture, l'isolation et autres.

Origine et caractéristiques de ia perlite et de la vermiculite La perlite et la vermiculite sont des roches naturelles d'origine volcanique.
Les termes « perlite » et « vermiculite » sont les termes génériques et non les noms commerciaux pour désigner cette pierre volcanique. La vermiculite ressemble à
du mica et fait partie du groupe des minéraux phyllosilicate.
La caractéristique qui distingue la perlite et la verrnicuüte des autres pïerres volcaniques est leur capacité d'expansion de volume, de l'ordre de 4 à 20 fois leur volume original, quand elles sont chauffées à une certaine température. Cette expansion est due à la présence de 2 à 6 % d'eau dans la pierre brute de perlite et de l'ordre de 8 à 16% pour la vermiculite.
Quand la perlite est chauffée rapidement à une température au-dessus de 1600°F
(870°C), la pierre brute (minerai) éclate de façon similaire à un grain de pop-corn, dû à l'évaporation de son contenu en eau. Cette réaction crée une infinité de petites bulles d'air dans la pierre, lui donnant ainsi un aspect poreux et une surface légèrement vitreuse. C'est cette transformation du minerai qui lui confère ses propriétés physiques caractéristiques et sa légèreté.
L'expansion de la vermiculite se produit de façon légèrement différente puisque le minerai est fait de fines lamelles collées les unes sur les autres, typique aux OVEN AND PROCESS FOR EXPANSION OF PERLITE AND VERMICULITE
FIELD OF THE INVENTION
The present invention generally relates to the field of production of the expanded perlite and vermiculite. These products are used in various applications such as filtration, horticulture, insulation and others.

Origin and characteristics of pearlite and vermiculite Perlite and vermiculite are natural rocks of volcanic origin.
The terms "perlite" and "vermiculite" are the generic terms and not the names commercial to designate this volcanic stone. Vermiculite looks like of mica and belongs to the group of phyllosilicate minerals.
The characteristic that distinguishes perlite and verrnicuüte from others sTONE
volcanic is their volume expansion capacity, of the order of 4 to 20 times their original volume, when heated to a certain temperature. This expansion is due to the presence of 2 to 6% water in the rough stone of perlite and in the range of 8 to 16% for vermiculite.
When perlite is rapidly heated to a temperature above 1600 ° F
(870 ° C), the raw stone (ore) bursts in a similar way to a grain popcorn, due to evaporation of its water content. This reaction creates an infinity of small bubbles of air in the stone, giving it a porous appearance and a slightly glazed surface. It is this transformation of the ore that imparts its characteristic physical properties and its lightness.
The expansion of vermiculite occurs slightly differently since the ore is made of thin strips glued to each other, typical to the

2 minéraux ressemblant au mica. Lors de l'expansion, ces lamelles se gonflent tout en restant prises ensemble. L'expansion de la vermiculite est similaire à
l'étirement d'un accordéon.
Ainsi, la vermiculite éclate dans une dimension tandis que la perlite éclate dans trois dimensions.
Moyen d'expansion L'expansion de la perlite et de la vermiculite se fait suite à l'ajout de chaleur d'une façon très particulière. De plus, il est nécessaire d'enlever les particules de minerai à un moment précis de la zone de chaleur. Les particules doivent ëtre chauffées rapidement afin de les rendre suffisamment malléables pour qu'elles puissent s'expandre sous l'effet de l'évaporation de l'eau présente dans le minerai.
Cette opération est effectuée plus efficacement dans des fournaises spécialement conçues pour ce genre de procédé.
Produit d'expansion Le procédé d'expansion confère également à la perlite expansée une de ses caractéristiques distinctives, sa couleur blanche. Tandis que la couleur du minerai va de gris pâle à noir lustré, la couleur de la perlite expansée va du blanc clair jusqu'au blanc grisonnant.
L'expansion de la vermiculite, et non de la perlite, peut également se faire par un procédé chimique. 2 minerals resembling mica. During expansion, these lamellae inflate all by staying together. The expansion of vermiculite is similar to the stretching of an accordion.
Thus, vermiculite bursts in one dimension while perlite bursts in three dimensions.
Means of expansion The expansion of perlite and vermiculite occurs following the addition of heat of a very particular way. In addition, it is necessary to remove the particles of ore at a specific moment in the heat zone. Particles must be heated quickly to make them malleable enough for them to can be expelled under the effect of the evaporation of the water present in the ore.
This operation is carried out more efficiently in furnaces specially designed for this kind of process.
Expansion product The expansion process also gives the expanded perlite one of its distinctive features, its white color. While the color of the ore goes from pale gray to glossy black, the color of expanded perlite goes from white clear until the white graying.
The expansion of vermiculite, and not perlite, can also occur by a chemical process.

3 2- DOMAINES D'UTILISATION DE LA PERLITE OU DE LA VERMICULITE
EXPANSÉE
La perlite ou fa vermiculite expansée peut être fabriquée dans une plage de densité de 2 Ibslpi3 jusqu'à 15 Ibs/pi3, ce qui en fait un matériel adaptable pour plusieurs applications, comme la filtration, l'horticulture, l'isolation, ainsi que dans une multitude d'autres applications. Ce matériel peut également être utilisé
comme agent de transport inerte ou comme matériel ininflammable, entre autres.
a. Industriel Les applications industrielles pour la perlite expansée sont nombreuses, allant de l'ingrédient de haute performance pour les plastiques jusqu'au ciment pour les puits de pétrole. D'autres applications incluent également son utilisation comme élément de filtration dans l'industrie pharmaceutique, alimentaire, chimique et municipale.
Des applications additionnelles incluent son utilisation dans les savons abrasifs, nettoyeurs et polisseurs, ainsi qu'une variété d'utilisations dans l'industrie de la fonderie à cause de ses propriétés isolantes et de résistance thermique. Cette propriété de résistance thermique est particulièrement avantageuse lorsque la perlite est utilisée dans la production de fa brique réfractaire, du mortier et de l'isolant à tuyau, entre autres.
La vermiculite est utilisée comme absorbant industriel, dans les peintures texturées, le fibre de verre renforcé, et même les bandes de frein. 3 EXPANDED
Perlite or expanded vermiculite can be manufactured in a range of density of 2 lbslpi3 up to 15 lbs / ft3, making it an adaptable material for several applications, such as filtration, horticulture, insulation, as well as in a multitude of other applications. This material can also be used as an inert carrier or as a nonflammable material, among others.
at. Industrial Industrial applications for expanded perlite are numerous, ranging from the high-performance ingredient for plastics up to cement for oil wells. Other applications also include its use as a filter element in the pharmaceutical industry, food, chemical and municipal.
Additional applications include its use in soaps abrasives, cleaners and polishers, as well as a variety of uses in the foundry industry because of its insulating properties and thermal resistance. This property of thermal resistance is particularly advantageous when pearlite is used in the production of refractory brick, mortar and pipe insulation between other.
Vermiculite is used as an industrial absorbent in paints textured, reinforced fiberglass, and even the brake bands.

4 b. Horticulture En horticulture, la perlite est utilisée à travers le monde comme une des composantes pour la culture sans sol, oû ses propriétés supérieures d'aération et de rétention d'humidité sont excellentes pour la plante. La vermiculite, quant à elle, est reconnue pour sa capacité de rétention d'eau.
La perlite et la vermiculite sont particulièrement avantageuses dans les applications horticoles grâce à leur pH neutre, leur stérilité et l'absence de mauvaise herbe. La perlite est aussi utilisée comme agent de transport pour les fertilisants, herbicides et pesticides, de même que dans les mélanges de substrat de culture pour augmenter leur porosité.
c. Construction Grâce à leur capacité d'isolation et leur faible poids, la perlite et la vermiculite sont couramment utilisées pour remplir les cavités des murs de blocs de béton dans les constructions. En plus de fournir une isolation, la perlite réduit fa transmission du bruit et est résistante à la vermine.
L.a perlite et la vermiculite peuvent également être utilisées comme agrégat dans le ciment Portland, le béton, et le gypse pour des applications extérieures et de résistance au feu, de même que pour la fabrication de composé léger de béton.
3- ÉTAT DE LA TECHNIQUE
La technique actuelle d'expansion de la perlite et de la vermiculite consiste à
utiliser un four vertical, tel qu'illustré à la Figure 1, avec une flamme vive dans lequel le minerai est envoyé en direction de la flamme vive 40 par un système d'alimentation de minerai 42. Le four comporte un tube intérieur 54. et une enveloppe externe avec isolant ou briques réfractaires 56. Lorsque le minerai atteint la zone de haute température près de la flamme, son contenu d'eau s'évapore, créant une particule beaucoup plus légère qui peut relativement facilement être aspirée. Le minerai éclaté est alors aspiré vers le haut par un 4 b. Horticulture In horticulture, perlite is used throughout the world as one of components for soilless cultivation, where its superior properties Aeration and moisture retention are excellent for the plant. The vermiculite, for its part, is known for its ability to retain water.
Perlite and vermiculite are particularly beneficial in horticultural applications thanks to their neutral pH, sterility and absence of bad grass. Perlite is also used as a transport agent for fertilizers, herbicides and pesticides, as well as in blends of culture substrate to increase their porosity.
vs. Construction Thanks to their insulating capacity and their low weight, pearlite and vermiculite are commonly used to fill the cavities of the walls of concrete blocks in constructions. In addition to providing insulation, the perlite reduces noise transmission and is resistant to vermin.
Perlite and vermiculite can also be used as aggregate in Portland cement, concrete, and gypsum for applications and fire resistance, as well as for the manufacture of light compound of concrete.

The current technique for expanding perlite and vermiculite is at use a vertical furnace, as shown in Figure 1, with a live flame in which the ore is sent towards the live flame 40 by a system The furnace comprises an inner tube 54 and a outer shell with insulation or refractory bricks 56. Where the ore reaches the high temperature zone near the flame, its water content evaporates, creating a much lighter particle that can relatively easily be sucked. The broken ore is then sucked up by a

5 courant d'air chaud ascendant 44, créé par un système de ventilation 46.
La perlite expansée et l'air de transport sont alors acheminés vers un dispositif de séparation afin de récupérer le produit. Ce dispositif n'est pas illustré sur les figures ci-jointes. Le dispositif de séparation est généralement un cyclone, un dépoussiéreur ou une chambre de décantation. En fait, tout système de séparation de particules dans l'air peut convenir à pareille application.
La source de chaleur provient d'un brûleur de plusieurs millions de BTU, avec, comme source d'énergie, du gaz ou de l'huile no 2. Le brûleur 48 possède généralement un ventilateur de combustion 50 auquel on ajoute de l'air comprimé
52 afin d'obtenir une combustion adéquate.
Bien que la technologie actuelle présente l'avantage d'utiliser une technologie de base appliquée à un procédé connu dans Ie monde de la perlite et de la vermiculite, certains inconvénients demeurent.
Tout d'abord, on note qu'il est difficile d'ajuster le courant d'air ascendant pour l'aspiration du matériel expansé. De plus, lorsque le brûleur à combustion est mal ajusté, la perlite devient colorée, surtout dans le cas des brûleurs à
l'huile. La vermiculite est moins sensible à ce dernier problème puisqu'elle est initialement de couleur dorée.
Les techniques actuelles d'expansion présentent le désavantage additionnel de générer des coûts élevés tant en énergie qu'en entretien du matériel.

Les techniques actuelles sont également limitées par le rendement énergétique faible du brûleur par rapport à l'enthalpie du gaz ou de l'huile, ainsi que par la nécessité d'immobilisation importante en équipement. II est également difficile, d'automatiser le processus. La poussière produite par la manutention du matériel expansé dans le système d'aspiration nuit également à l'efficacité des techniques actuelles. Finalement, le haut taux de perte de produit final diminue considérablement le rendement des techniques actuelles.
SOMMAIRE DE L'INVENTION
Un objet de la présente invention est de proposer un appareil et un procédé
pour produire de la perlite ou de la vermiculite expansée, qui permettent de résoudre plusieurs des inconvénients rencontrés avec les fours actuels.
Plus particulièrement, la présente invention a trait à un procédé pour ('expansion de matériel provenant de roches volcaniques expansibles, tel la perlite et la vermiculite, ledit procédé utilisant un appareil d'expansion comprenant un convoyeur installé à l'intérieur d'un four muni d'éléments chauffants, ledit procédé
comprenant les étapes de:
a- chauffage du convoyeur à une température pré-déterminée, à l'aide des éléments chauffants du four;
b- dépôt, à un débit pré-déterminé, de matériel sur le convoyeur et simultanément, éclatement du matériel pour obtenir un matériel expansé;
c- entraînement du matériel expansé à l'extérieur de l'appareil d°expansion;
et d- récupération du matériel expansé.
La présente invention vise aussi un appareil d'expansion pour produire de la perlite ou de la vermiculite expansée, ïedit appareil comprenant:

- un four;
- un convoyeur traversant le four;
-des éléments chauffants dans le four pour chauffer le convoyeur à une température suffisante pour permettre l'expansion du matériel expansible; et - une chute d'alimentation ayant une entrée à l'extérieur du four pour alimenter le four en matériel expansible et une sortie positionnée dans le four au-dessus du convoyeur pour déposer le matériel expansible sur le convoyeur chaud et ainsi provoquer l'expansion du matériel expansible par choc thermique.
Le procédé et l'appareil de fa présente invention, tels que décrits ci-dessus, présentent plusieurs avantages. Tout d'abord, puisque la combustion ne se fait pas à l'aide d'un brûleur, il n'y a ni formation de carbone sur les parois, ni dégagement de gaz de combustion. Le système n'est donc pas nocif pour l'environnement.
Ensuite, le fait que le minerai soit déposé sur le convoyeur, il n°est pas nécessaire pour l'opérateur du four de balancer le débit d'air dudit four en fonction de la densité du matériel. L'automatisation du procédé peut donc étre effectuée sans intervention.
De plus, cette technologie étant simple, les pièces de l'appareil d'expansion n'ont pas à être changées à cause de l'abrasion causée par la perlite, par exemple, qui se déplace dans un courant d°air, tel qu'observé dans les procédés d'expansion traditionnels.
Le présent procédé présente l'avantage supplémentaire d'être adapté à des besoins précis. Le four peut être construit selon la capacïté voulue. De plus, il n'est pas nécessaire d'avoir de système de dépoussiéreur ou de transport pneumatique de la perlite ou de la vermiculite expansée. ll est à noter que ce transport pneumatique peut briser le matériel en morceaux, après expansion.
Ceci peut représenter jusqu'à 20% d'augmentation de densité. Également, le même four peut être utilisé tant pour la perlite que la vermiculite, sans modification des composantes de l'appareil d'expansion.
Contrairement aux procédés traditionnels, le matérïel expansé n'est pas sorti de !'appareil d'expansion par un système d'aspiration pour être ensuite séparé
mécaniquement, ce qui nécessite généralement plusieurs milliers de pieds cube d'air par minute. L'air ainsi chauffé est rejeté à l'extérieur mais la chaleur est plus concentrée là où il le faut.
Le procédé d'expansion de la présente invention étant simplement effectué sur un convoyeur, il est possible de varier la largeur de la courroie, par exemple, et certains paramètres de l'appareil d'expansion afin d'obtenir une capacitë de production à partir de 50 Ibs/heure, préférablement allant de 50 Ibs/heure jusqu'à
2000 lbs/heure.
De plus, le procédé selon l'invention permet, dans le cas de la perlite, d'obtenir de la perlite plus blanche que dans les fours déjà connus. II présente aussi les avantages suivants:
- d'obtenir une plus grande automatisation;
- d'obtenir un coût d'entretien moindre;
- de nécessiter moins d'immobilisation;
- de générer une meilleure efficacité énergétique;
- d'obtenir une qualité d'expansion constante;
- de produire moins de poussière ou de dommage au matériel; et - de fournir un format d'équipement adaptable à la capacité de production voulue.

BR~VE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est une vue schématique en coupe d'un modèle de four vertical, tel qu'utilisé dans l'art antérieur.
La figure 2 est une vue schématique de haut d'un appareil d'expansion de la perüte et de la vermiculite, selon un premier mode de réalisation préféré de la présente invention.
La figure 3 est une vue schématique de côté de !'appareil d'expansion représenté
à la figure 2.
La figure 4 est une vue schématique en coupe, selon la ligne IV-IV, de !'appareil d'expansion représenté à la figure 2.
La figure 5 est une vue en perspective de l'intérieur du four illustré dans la figure 2.
La figure 6 est une vue schématique de haut d'un appareil d'expansion de la perlite et de la vermiculite, selon un second mode de réalisation préféré de la présente invention.
La figure 7 est une vue schématique de côté de l'appareil d'expansion représenté
à la figure 6.
La figure 8 est une vue en perspective de l'intérieur du four illustré dans la figure 6.
DESCRIPTION DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS DE L'INVENTION
Selon un premier mode de réalisation préférë illustré aux figures 2 à 5, l'appareil d'expansion 10 comprend un convoyeur 12 incluant une courroie métallique 14 montée sur un rouleau de commande 16 et un rouleau de queue 18. La courroie 14 passe dans un four 20 chauffé avec des éléments chauffants électriques 22.
Le principe de fonctionnement est relativement simple. Tel que montré à la figure 4, le four 20 est également muni d'un isolant 27.
5 La courroie métallique 14 est entraînée par ie rouleau de commande 16 et un moteur électrique 24. La courroie 14 passe à travers fe four 20 pour ëtre chauffée à la température nécessaire pour éclater le matériel. Cette courroie 14 est conçue de façon à ne pas laisser passer le matériel à travers, tout en retenant la chaleur.
La courroie se déplace dans une glissière 15 en forme d'auge afin de prévenir que 10 le matériel ne tombe sous la courroie 14 lors du procédé d'éclatement. Les éléments chauffants 22 sont disposés afin de fournir une plus grande chaleur à
la courroie 14 avant que ie matériel n'y soit déposé à partir d'une chute d'alimentation 26, disposée au-dessus de la courroie 14. Les éléments chauffants 22 sont principalement en amont de la chute d'alimentation 26 afin de s'assurer de créer un choc thermique quand le matériel arrive sur la courroie métallique 14. Le four 20 comprend une envelappe thermique 28 utilisée afin de maintenir et minimiser la perte de chaleur émise par les éléments chauffants 22.
Tel qu'illustré à la figure 3, le retour de la courroie 30 se fait dans le four 20 également, afin de pouvoir la préchauffer et minimiser la perte d'anergie.
Préférablement, et bien que ceci ne soit pas illustré dans les figures 2 à 5, les rouleaux de commande 16 et de queue 18 du convoyeur 92 sont sous des gardes de protection isolés, afin de minimiser également la parée d'énergie. Tel qu'illustré
â la figure 3, le rouleau de commande 16 est relié à une roue dentée 17 au mayen d'une chaîne d'entraînement 19.
La perlite ou la vermiculite tombe de la chute d'alimentation 26 sur la courroie 14 et éclate à cause du choc thermique. La courroie 14 entraîne le matériel à
l'extérieur du four 20, et dans le sens de la flèche montrëe sur la figure 3, où il est récupéré sur un autre type de convoyeur (non illustré sur ies croquis), vibrant ou à
courroie métallique, pour être ensuite amené dans un lieu d'entreposage.
Compte tenu de fa température du matériel à la sortie du four 20, if peut être nécessaire de le refroidir avec un système à air forcé, un système à eau ou tout autre système du genre avant de pouvoir l'utiliser, surtout dans des procédés horticoles.
Le modèle de four 20 montré sur les figures 2 à 4 est équipé d'un rouleau de queue 18 monté, de préférénee, sur un système de tendeur automatique 60 de la courroie métallique 14, pour pallier l'expansion thermique de celle-ci, durant le procédé de chauffage du four. Tel qu'illustré plus particulièrement à la figure 3, le système de tendeur automatique 60 comprend une glissière 62 et consiste, de préférence, en un cylindre pneumatique.
L'alimentation du four 20 se fait par la chute d'alimentation 26. Le modèle illustré
sur tes figures 2 à 4 ne montre pas le système d'alimentation de la chute 26 qui peut être effectué avec un convoyeur vibrant ou un autre dispositif. De préférence, ce système d'alimentation doit permettre une constance dans le débit de minerai afin d'assurer une constance dans la consommation d'énergie, puisqu'une augmentation de minerai pourrait entraîner un manque de cuisson ou ('effet inverse, s'il y a une diminution de matériel. Cette réaction pourrait donc modifier la qualité du produit expansé.
Lorsque l'appareil est mis en fonction dans un processus d'éclatement, les trois paramètres suivants sont, de préférence, à contrôler;
- la température du four 20;
- la vitesse de la courroie 14; et - le débit de matériel.
La température du four 20 peut être contrôlée manuellement ou par un système automatique en fonction du besoin de l'opérateur. La plage de température est suffisante pour l'éclatement de la perfite et de la vermiculite. La température est donc adaptée en fonction du type de minerai et de son débit.

La vitesse de la courroie 14 est également variable manuellement ou peut être régulée automatiquement en fonction du débit de minerai, de son humidité et de sa grosseur, par un système automatisé par PLC ou ordinateur.
Selon un second mode de réalisation préféré illustré aux figures 6 à 8, dans l'appareil d'expansion 10, les rouleaux de commande 16 et de queue 18, ainsi que leurs essieux sont faits de matériau résistant à de hautes températures, de préférence faits en acier inoxydable 330.
Ce mode de réalisation est conçu pour les grandes vitesses de production auxquelles la courroie 14 tourne dans sa plage de vitesses supérieures.
De plus, le four 20 est muni de gardes de protection isolés d'entrée 32 et de sortie 33, comportant une couche d'isolation préférablement de type Pyrobioc grade R
ajoutés à l'avant et à l'arrière du four 20 pour réduire les pertes de chaleur dues à
l'exposition, à l'extérieur du four 20 des rouleaux de commande 16 et de queue 18, ainsi que de certaines sections de courroie 14. Selon ce second mode de réalisation, les rouleaux de commande 16 et de queue 18 sont montés sur des paliers lisses, préférablement faits de graphite. Des accouplements à tiges 36 ont été intégrés afin de permettre une meilleure dissipation de la chaleur entre les essieux des rouleaux de commande 16 et de queue 18, et les paliers lisses 21.
Le modèle de four 20 montré à la figure 8 est équipé d'un rouleau de queue 18 monté, de préférence, sur un système de contrepoids et de glissières 34, muni d'une chaîne de contrepoids.
Bien que des modes de réalisation préférentiels aient été décrits en détail ci-dessus et illustrés dans les figures ci jointes, il est entendu que (invention ne se limite pas à ces modes prëcis de réalisation préférentiels et aue, certains changements et certaines modifications peuvent être effectués sans toutefois s'éloigner de la portée ou de l'esprit de la présente invention. 5 ascending hot air stream 44, created by a ventilation system 46.
The expanded perlite and the transport air are then conveyed to a device separation to recover the product. This device is not shown on the figures attached. The separation device is generally a cyclone, a dust collector or a settling chamber. In fact, any system of particulate separation in air may be suitable for such application.
The heat source comes from a multi-million BTU burner, with, as a source of energy, gas or oil No. 2. The burner 48 has generally a combustion blower 50 to which air is added compressed 52 to obtain adequate combustion.
Although current technology has the advantage of using a technology of applied to a process known in the world of pearlite and vermiculite, some disadvantages remain.
First, we note that it is difficult to adjust the updraft for suction of the expanded material. Moreover, when the combustion burner is wrong adjusted, the perlite becomes colored, especially in the case of burners with oil. The vermiculite is less sensitive to this latter problem since it is initially golden color.
Current expansion techniques present the additional disadvantage of generate high costs in terms of both energy and equipment maintenance.

Current techniques are also limited by energy efficiency of the burner compared to the enthalpy of the gas or oil, as well as over there need for significant downtime in equipment. It is also difficult, to automate the process. Dust produced by the handling of equipment expanded in the suction system also impairs the effectiveness of techniques current. Finally, the high rate of loss of final product decreases considerably the performance of current techniques.
SUMMARY OF THE INVENTION
An object of the present invention is to provide an apparatus and a method for produce pearlite or expanded vermiculite, which solve many of the disadvantages encountered with current furnaces.
More particularly, the present invention relates to a method for ('expansion of material from expansive volcanic rocks, such as pearlite and vermiculite, said method using an expansion apparatus comprising a conveyor installed inside an oven provided with heating elements, said process comprising the steps of:
a- heating the conveyor to a pre-determined temperature, using the furnace heating elements;
b- deposit, at a pre-determined flow, of material on the conveyor and simultaneously, bursting material to obtain material expanded;
c- training of the expanded material outside the device d ° expansion;
and d- recovery of the expanded material.
The present invention is also directed to an expansion apparatus for producing perlite or expanded vermiculite, said apparatus comprising:

- an oven;
- a conveyor passing through the furnace;
-heating elements in the oven to heat the conveyor to a sufficient temperature to allow expansion of the expandable material; and a feed chute having an inlet outside the furnace for feed the furnace with expandable material and an outlet positioned in the oven top of the conveyor to deposit the expandable material on the hot conveyor and thus cause expansion of the expandable material by thermal shock.
The method and apparatus of the present invention, as described above, have several advantages. First of all, since the combustion is not not using a burner, there is no carbon formation on the walls, nor release of combustion gases. The system is not harmful for the environment.
Then, the fact that the ore is deposited on the conveyor, it is not not necessary for the oven operator to swing the air flow of said oven according to the density of material. The automation of the process can therefore be carried out without intervention.
Moreover, this technology being simple, the parts of the expansion device have not to be changed because of the abrasion caused by perlite, for example, who moves in a current of air, as observed in the processes expansion traditional.
The present method has the additional advantage of being adapted to precise needs. The oven can be built according to the required capacity. Moreover, he it is not necessary to have a dust collector or transport pneumatics of perlite or expanded vermiculite. It should be noted that this pneumatic transport can break the material into pieces, after expansion.
This can represent up to 20% increase in density. Also, same oven can be used for both perlite and vermiculite without change components of the expansion apparatus.
Unlike traditional processes, the expanded material has not been taken out of the expansion device by a suction system to be subsequently separated mechanically, which typically requires several thousand cubic feet of air per minute. The air thus heated is rejected outside but the heat is more concentrated where it is needed.
The expansion method of the present invention is simply performed on a conveyor, it is possible to vary the width of the belt, for example, and certain parameters of the expansion apparatus in order to obtain a capacitance of production from 50 lbs / hour, preferably ranging from 50 lbs / hour until 2000 lbs / hour.
In addition, the process according to the invention makes it possible, in the case of perlite, to obtain pearlite whiter than in the furnaces already known. It also presents the following advantages:
- to obtain greater automation;
- to obtain a lower maintenance cost;
- to require less immobilization;
- to generate a better energy efficiency;
to obtain a constant quality of expansion;
- produce less dust or damage to equipment; and - to provide an equipment format adaptable to the capacity of desired production.

BR ~ VE DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
FIG. 1 is a schematic sectional view of a vertical furnace model, such as used in the prior art.
FIG. 2 is a schematic view from above of an expansion apparatus of the perte and vermiculite, according to a first preferred embodiment of the present invention.
Figure 3 is a schematic side view of the expansion apparatus represent in Figure 2.
FIG. 4 is a diagrammatic sectional view along line IV-IV of FIG.
!'apparatus of expansion shown in Figure 2.
FIG. 5 is a perspective view of the interior of the oven illustrated in FIG.
figure 2.
FIG. 6 is a diagrammatic view from above of an expansion apparatus of the perlite and vermiculite, according to a second preferred embodiment of the present invention.
Figure 7 is a schematic side view of the expansion apparatus represent in Figure 6.
FIG. 8 is a perspective view of the interior of the oven illustrated in FIG.
figure 6.
DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION
According to a first preferred embodiment illustrated in FIGS. 2 to 5, device 10 comprises a conveyor 12 including a metal belt 14 mounted on a control roller 16 and a tail roller 18. The belt 14 passes into a heated oven with electric heating elements 22.
The operating principle is relatively simple. As shown in figure 4, the oven 20 is also provided with an insulator 27.
The metal belt 14 is driven by the control roller 16 and a 24. The belt 14 passes through the oven 20 to be heated at the temperature necessary to burst the material. This belt 14 is designed so as not to let the material through, while retaining the heat.
The belt moves in a trough-shaped chute 15 to prevent than The material does not fall under the belt 14 during the bursting process. The heaters 22 are arranged to provide greater heat to the belt 14 before the material is deposited from a fall 26, arranged above the belt 14. The elements Heated 22 are mainly upstream of the feeder chute 26 in order to to assure oneself of create a thermal shock when the material arrives on the metal belt 14. The furnace 20 includes a thermal envelope 28 used to maintain and to minimize the heat loss emitted by the heating elements 22.
As illustrated in FIG. 3, the return of the belt 30 is done in the oven 20 Also, in order to preheat and minimize the loss of anergy.
Preferably, and although this is not illustrated in Figures 2 to 5, the control rollers 16 and tail 18 of conveyor 92 are under guards isolated protection, in order to minimize also the energy shield. Such illustrated in FIG. 3, the control roller 16 is connected to a toothed wheel 17 at mayen of a training chain 19.
Perlite or vermiculite falls from the feeding chute 26 on the belt 14 and bursts because of thermal shock. The belt 14 drives the material to the outside of the oven 20, and in the direction of the arrow shown in FIG.
where is he recovered on another type of conveyor (not illustrated in the sketches), vibrating or metal belt, to then be brought to a storage place.
Account given the temperature of the material at the exit of the furnace 20, if can be necessary to cool it with a forced air system, a water system or any other system before being able to use it, especially in horticultural processes.
The oven model 20 shown in FIGS. 2 to 4 is equipped with a roll of tail 18 mounted, preferred, on an automatic tensioner system 60 of the metal belt 14, to overcome the thermal expansion thereof, during the method of heating the oven. As illustrated more particularly in figure 3, the automatic tensioner system 60 includes a slideway 62 and consists of preferably in a pneumatic cylinder.
The supply of the furnace 20 is done by the power drop 26. The model illustrated on your figures 2 to 4 does not show the feeding system of the fall 26 who can be performed with a vibrating conveyor or other device. Of Preferably, this feeding system must allow consistency in the debit ore to ensure consistency in energy consumption, since an increase in ore could result in a lack of cooking or (the reverse effect, if there is a decrease in equipment.) This reaction could therefore modify the quality of the expanded product.
When the device is put into operation in a burst process, the three following parameters are preferably to be checked;
the temperature of the oven 20;
the speed of the belt 14; and - the flow of material.
The temperature of the oven 20 can be controlled manually or by a system automatic according to the need of the operator. The temperature range is sufficient for bursting of perfite and vermiculite. The temperature is therefore adapted according to the type of ore and its flow.

The speed of the belt 14 is also variable manually or can be automatically regulated according to the flow of ore, its moisture and its size, by an automated system by PLC or computer.
According to a second preferred embodiment illustrated in FIGS. 6 to 8, in the expansion apparatus 10, the control and tail rollers 18, and than their axles are made of material resistant to high temperatures, preferably made of 330 stainless steel.
This embodiment is designed for high production speeds which the belt 14 rotates in its range of higher speeds.
In addition, the oven 20 is provided with insulated protection guards 32 input and exit 33, having an insulation layer preferably of the Pyrobioc type R grade added at the front and back of the oven 20 to reduce heat loss due to the exposure, outside the oven 20 of the control rollers 16 and tail 18, as well as certain belt sections 14. According to this second mode of embodiment, the control rollers 16 and the tail rollers 18 are mounted on plain bearings, preferably made of graphite. Stem couplings 36 have been integrated to allow better heat dissipation between the axles of the control rollers 16 and tail 18, and the plain bearings 21.
The oven model 20 shown in Figure 8 is equipped with a tail roller 18 mounted, preferably, on a counterweight and slide system 34, provided with of a counterweight chain.
Although preferred embodiments have been described in detail below, above and illustrated in the attached figures, it is understood that (invention do not not limited to these specific and preferential modes of realization, some changes and some modifications may be made without however depart from the scope or spirit of the present invention.

Claims

1. Procédé pour l'expansion de matériel provenant de roches volcaniques expansibles, tel la perlite et la vermiculite, ledit procédé utilisant un appareil d'expansion comprenant un convoyeur installé à l'intérieur d'un four muni d'éléments chauffants, ledit procédé comprenant les étapes de:
a- chauffage du convoyeur à une température pré-déterminée, à l'aide des éléments chauffants du four;
b- dépôt, à un débit pré-déterminé, de matériel sur le convoyeur et simultanément, éclatement du matériel pour obtenir un matériel expansé;
c- entraînement du matériel expansé à l'extérieur de l'appareil d'expansion;
et d- récupération du matériel expansé. 1. Process for the expansion of material from volcanic rocks expandable materials, such as perlite and vermiculite, said method using a apparatus for expansion comprising a conveyor installed inside a furnace provided with heating elements, said method comprising the steps of:
a- heating the conveyor to a pre-determined temperature, using the furnace heating elements;
b- deposit, at a pre-determined flow, of material on the conveyor and simultaneously, bursting material to obtain material expanded;
driving the expanded material outside the expansion apparatus;
and d- recovery of the expanded material.

2 Appareil pour l'expansion de matériel expansible, tel la perlite et la vermiculite, l'appareil comprenant:
- un four;
- un convoyeur traversant le four;
-des éléments chauffants dans le four pour chauffer le convoyeur à une température suffisante pour permettre l'expansion du matériel expansible; et - une chute d'alimentation ayant une entrée à l'extérieur du four pour alimenter le four en matériel expansible et une sortie positionnée dans le four au-dessus du convoyeur pour déposer le matériel expansible sur le convoyeur chaud et ainsi provoquer l'expansion du matériel expansible par choc thermique. 2 Apparatus for expanding expandable material, such as perlite and vermiculite, the apparatus comprising:
- an oven;
- a conveyor passing through the furnace;
-heating elements in the oven to heat the conveyor to a sufficient temperature to allow expansion of the expandable material; and a feed chute having an inlet outside the furnace for feed the furnace with expandable material and an outlet positioned in the oven top of the conveyor to deposit the expandable material on the hot conveyor and thus cause expansion of the expandable material by thermal shock.